JP2008255830A - ガス空気混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レギュレータを備えたコンパクトなガス空気混合装置を提供する。
【解決手段】 スロットルバルブ８及びベンチュリ５を備えた吸気道４が設けられた本体２と、燃料ガス源から流入する燃料ガスに対して開閉する第１弁装置２０と、第１弁装置２０を通過した燃料ガスを調圧する第２弁装置４０とを一体に備えたガス空気混合装置１であって、第１弁装置２０及び第２弁装置４０は、それぞれ本体２とは別体に形成され、互いに隣接し、かつ吸気道４の軸線を挟むように本体の隣り合う２つの側面１００・２００にそれぞれ固設され、本体２に、燃料ガスを供給する燃料ガス源と第１弁装置２０とを連通する第１燃料通路１５と、第１弁装置２０を通過した前記燃料ガスが第２弁装置４０に流入するための第２燃料通路１６とが設けられ、両通路が２つの側面１００・２００の内の一方に沿って延在するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスを燃料とするガス機関に用いられるガス機関用ガス空気混合装置に関するものである。

従来、プロパンガスやブタンガス等のガスを燃料とするガス機関のガス圧制御レギュレータには、機関の運転時に生じる吸気負圧を利用して燃料通路を開弁するようにしたものがあり、負圧コックと称される開閉弁が設けられている（例えば、特許文献１）。

負圧コックを用いたレギュレータをガス機関へ適用する場合には、エンジンへ燃料ガスを供給する吸気道を備えたガス空気混合装置に連結して使用することができる。また、レギュレータとガス空気混合装置が一体的に設けられたものもある（例えば、特許文献２）。
特開２００６−２９９９５８ 特開２００５−３３０８６７

しかしながら、負圧コックにあって、弁の作動装置にダイアフラムを用いたものでは、ガス空気混合装置と一体的に設ける場合に、全体としての構成が大きくなるという課題がある。そのため、レギュレータと、ガス空気混合装置との配置を工夫して装置の縮小化を行うことが望まれる。

本発明は上記の課題を鑑みなされたものであって、コンパクトなガス空気混合装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、燃料ガス及び空気の混合ガスの供給量を調節するためのスロットルバルブ８及びベンチュリ５を備えた吸気道４が設けられた本体２と、燃料ガス源から流入する燃料ガスに対して開閉する第１弁装置２０と、前記第１弁装置２０を通過した前記燃料ガスを調圧する第２弁装置４０とを一体に備えたガス空気混合装置１であって、前記第１弁装置２０及び前記第２弁装置４０は、それぞれ前記本体とは別体に形成され、互いに隣接し、かつ前記吸気道４の軸線を挟むように前記本体の隣り合う側面１００・２００にそれぞれ固設され、前記本体２に、前記燃料ガスを供給する燃料ガス源と前記第１弁装置２０とを連通する第１燃料通路１５と、前記第１弁装置２０を通過した前記燃料ガスが前記第２弁装置４０に流入するための第２燃料通路１６とが設けられ、両通路１５・１６が前記２つの側面１００・２００の一方に沿って延在することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明であって、前記第１燃料通路１５及び前記第２燃料通路１６は互いに平行になるように前記本体２に鋳抜きにより形成され、前記第１燃料通路１５及び前記第２燃料通路１６の壁面の少なくとも一部は、前記第１弁装置２０のケーシング２１により形成されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の発明であって、前記第２弁装置４０は、前記燃料ガスを調圧して前記吸気道４へと供給するために、前記第１燃料通路１５に対して仕切り壁４４ａを隔てて設けられた燃圧制御室４５と、前記燃圧制御室４５と前記第２燃料通路１６との間に設けられた第２弁装置４０の弁体５４と、前記第２弁装置の弁体５４が通常状態で閉状態となるように前記弁体５４にばね付勢するべく前記燃圧制御室４５内に設けられたばね体５６と、前記ばね体５６の受け座５７とを有し、前記ばね体５６の受け座５７は、前記仕切り壁４４ａの一部を前記燃圧制御室４５から前記第１燃料通路１５に向けて凹設して形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３に記載の発明であって、前記第２弁装置４０は、前記第２燃料通路１６と前記燃圧制御室４５とを連通するバイパス通路５１と、前記バイパス通路５１を通過する燃料ガス量を調節するためのバイパス流量調節手段５８とを更に有し、前記本体２は、前記燃圧制御室４５と前記吸気道４とを連通する燃料噴出通路９と、前記燃料噴出通路９を通過する燃料ガス量を調節するための噴出流量調節手段１０とを更に有し、前記バイパス流量調節手段５８及び前記噴出流量調節手段１０の各調節つまみは、共に前記ガス空気混合装置１の外面の同一側面に配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によると、本体の片側に２つの弁装置をまとめることができ、ガス空気混合装置をコンパクト化することができる。また、弁装置及び本体は別体であるため、それぞれの製造が容易となり、製造コストの削減が可能である。請求項２の発明によると、第１及び第２燃料通路は、本体のケーシング部分を鋳抜いて形成されるため、本体のデッドスペースを有効利用することができる。更に、駄肉を鋳抜くことで鋳巣を鋳抜くことができる。また、第１及び第２燃料通路の壁面の一部を弁装置により形成することから、本体にその壁面を形成するための肉厚部分を設ける必要がなくなり、本体を小型化することができる。請求項３の発明によると、ばね座が通路内に入り込むため、その分だけ燃圧制御室を小型化でき、第２弁装置を小型化できる。請求項４の発明によると、バイパス流量調節手段及び吸気流量調節手段の調節つまみが同一面を向き、調節作業が容易となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガス空気混合装置の正面図である。図２は、本実施形態に係るガス空気混合装置の平面図である。図３は、図１の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見た断面図である。図４は、図１の矢印ＩＶ−ＩＶに沿って見た一部を示す断面図である。図５は、図２の矢印Ｖ−Ｖに沿って見た断面図である。図６は、図２の矢印ＶＩ−ＶＩに沿って見た断面図である。図７は、図２の矢印ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見た断面図である。図８は、本実施形態に係るガス空気混合装置の斜視図である。図９は、本実施形態に係るガス空気混合装置の側面図である。

＜＜実施形態の構成＞＞
＜全体構造＞
先ず、実施形態に係るガス空気混合装置の構成について説明する。図１、図２に示すように、ガス空気混合装置１は、ガス空気混合装置１の本体２と、本体２の隣り合う２つの側面の一方の側面１００にねじ止めにより着脱可能に固定された第１弁装置２０と、本体２の他方の側面２００にねじ止めにより着脱可能に固定された第２弁装置４０とにより構成されている。ガス空気混合装置１は、図５に示すように、第２弁装置４０に形成された燃料ガス注入口４１で燃料ガス源（図示しない）に連通し、本体ケーシング３を貫通するように設けられた吸気道４によってガス機関（図示しない）に連通し、プロパンやブタンといった燃料ガス空気混合気をガス機関に供給する。

＜本体の構造＞
図３に示すように、本体２には、吸気道４にベンチュリ５が設けられ、ベンチュリ５には燃料ガスを放出するノズル６が設けられている。また、図４に示すように、吸気道４のベンチュリ５の下流側には、ステッピングモータ７の回転駆動により、モータ７の軸線回りにバタフライ弁を回転させ、吸気道の開閉量を調整するスロットルバルブ８が設けられている。図５に示すように、ノズル６には、第２弁装置４０からの燃料ガスの流出口である第２弁装置出口孔４２に連通する燃料噴出通路９が設けられ、燃料噴出通路９には、ノズル６へと流入する燃料ガス量を調整するためにニードルバルブである噴出流量調整機構１０が設けられている。

また、本体２は、図５に示すように、燃料ガス注入口４１と連通するために本体２の底面に設けられた第１管路１１と、第１管路１１とを連通し、かつ本体２の側面に開放面を有する溝状の通路である第１溝状通路１２とを有する。また、図６に示すように、本体２は、第２弁装置４０への燃料ガスの流入口である第２弁装置入口孔４３と連通するべく、本体２の底面に設けられた第２管路１３と、第２管路１３と接続し、かつ本体２の側面に開放した第２溝状通路１４とを有する。第１溝状通路１２は、第１弁装置２０が本体ケーシング３に固定されることによって、第１弁装置２０の側面を形成する第１弁装置ケーシング２１の本体２への固定面の一部を通路の壁として通路を形成し、第１管路１１と連通して第１燃料通路１５を形成する。第２溝状通路１４及び第２管路１３も同様にして、第１弁装置ケーシング２１を通路の壁として第２燃料通路１６を形成する。図７に示すように、第１燃料通路１５と、第２燃料通路１６とは、互いに平行に設けられる。

また、本実施形態では、本体２の体積を縮小化するため、第１及び第２燃料通路１５・１６の図における上端部分を通路内に凹ませるように一部変形させて通路体積を縮小させ、その変形により確保された部分を利用して吸気道を両弁装置２０・４０側に近づけるように吸気道４を配置している。また、吸気道４が第１及び第２燃料通路１５・１６側に移動したことにより、噴出流量調整機構１０を通過した後の燃料噴出通路９及びノズル６が吸気道４の位置に対応するよう傾斜して設けられる。そして、噴出流量調整機構１０を通過した後の燃料噴出通路９及びノズル６の向きと垂直になる軸線を基準として、噴出流量調整機構１０、スロットルバルブ８及びステッピングモータ７が設けられ、本体ケーシング３の対応する部分の形状はステッピングモータ７等の部材の傾斜に一致させて形成されている。

＜第１弁装置の構造＞
図３に示すように、第１弁装置２０の第１弁装置ケーシング２１は、本体ケーシング３に固設される面に、第１弁装置２０への燃料ガスの流入口である第１弁装置入口孔２２と、第１弁装置２０からの燃料ガスの流出口である第１弁装置出口孔２３とを有する。第１弁装置入口孔２２は、第１燃料通路１５と連通し、第１弁装置出口孔２３は、第２燃料通路１６と連通し、第１弁装置入口孔２２及び第１弁装置出口孔２３は、第１弁装置通路２４によって連通されている。また、第１弁装置入口孔２２には第１開閉弁２５が設けられている。第１開閉弁２５は、円錐台形状の弁体部２６ａと棒状の軸部２６ｂとを同軸に形成された形状からなる弁体２６ａ・２６ｂと、弁孔の縁部２７と、ばね体２８とにより形成されており、ばね体２８は、弁体の弁体部２６ａを弁孔の縁部２７にばね付勢により通常状態で押さえつけて閉状態とするべく、弁体の軸部２６ｂ及び弁孔の縁部２７に結合している。

第１弁装置ケーシング２１は、本体ケーシング３に固設される面と相反する側の側面には、第１ダイアフラム２９が設けられている。第１ダイアフラム２９は円形形状であり、その円形形状の中心部で弁体の軸部２６ｂと同軸に、弁体の軸部２６ｂを押圧するためのロッド３０を有し、第１ダイアフラム２９の外周縁部で第１弁装置ケーシング２１と、第１蓋体３５とにより挟持されている。第１蓋体３５は孔を複数個有し、第１蓋体３５と第１ダイアフラム２９の間の空間は大気圧に維持されている。

第１弁装置ケーシング２１の第１ダイアフラム２９に相対する側面は、凹設されて、第１ダイアフラム２９との間に第１負圧室３１が形成されており、凹設された部分に負圧導入通路３２と、弁体の軸部２６ｂと同軸に位置し、かつロッド３０を摺動自在に支持するロッド孔３３とを有する。負圧導入通路３２は、吸気道４にスロットルバルブ８が設けられた位置よりも下流側で連通する本体負圧導入通路１７と連通している。ロッド３０は、ロッド孔３３を貫通して、ロッド３０の先端は、第１弁装置通路２４内まで延在する。ロッド３０の先端には、ロッド孔３３を介して第１負圧室３１の気体、第１弁装置通路２４の気体とが混合しないようにダイアフラムシール３４が設けられている。

＜第２弁装置の構造＞
図５に示すように、第２弁装置４０は、第２弁装置ケーシング４４の仕切り壁４４ａによって第１燃料通路１５を形成する燃料ガス注入口４１と隔離され、かつ仕切り壁４４ａと相反する側面に第２ダイアフラム４６を備える燃圧制御室４５を有する。第２ダイアフラム４６は、円形形状であり、その外周縁部を第２弁装置４０の側面を形成する第２蓋体４７と第２弁装置ケーシング４４との間に挟持されている。また、第２ダイアフラム４６の中央部には、突起４８が固設されている。第２蓋体４７は孔を複数個有し、第２蓋体４７と第２ダイアフラム４６の間の空間は大気圧に維持されている。また、第２蓋体４７の中央部には、第２ダイアフラム４６をばね付勢して燃圧を調整するべく、ばね及びねじにより構成された燃圧調整機構４９が設けられている。

図５、図６、図７に示すように、燃圧制御室４５は、第２弁装置入口孔４３及び第２弁装置出口孔４２と連通し、第２弁装置入口孔４３との間に燃圧制御弁５０及びバイパス通路５１が設けられている。燃圧制御弁５０は、第２弁装置ケーシング４４と一体をなす支持軸５２により揺動自在に支持された燃圧制御レバー５３と、燃圧制御レバー５３の一端部に設置され、第２弁装置入口孔４３から燃圧制御室４５への燃料ガスの流入口を開閉する第２弁体５４と、流入口を形成する第２弁孔の縁部５５と、燃圧制御レバー５３の他端部に設けられ、燃圧制御レバー５３を閉弁方向にばね付勢する調圧ばね５６とにより形成されている。調圧ばね５６の燃圧制御レバー５３と接する端の他端は、仕切り壁４４ａを燃圧制御室４５から第１燃料通路１５の方向へと凹設させて形成されたばね受け座５７に受容されている。バイパス通路５１には、バイパス通路５１を通過する燃料ガス量を調整するためのニードルバルブであるバイパス流量調整機構５８が設けられている。

＜＜実施形態の作用効果＞＞
燃料ガスは、燃料ガス注入口４１から流入し、第１燃料通路１５を通過して第１弁装置２０の第１開閉弁２５に到達する。第１開閉弁２５は、吸気道４のスロットルバルブ８の下流側が負圧になると、本体負圧導入通路１７及び負圧導入通路３２を介して第１負圧室３１が負圧となり、第１ダイアフラム２９が第１弁装置ケーシング２１側へと移動し、ロッド３０が弁体の軸部２６ｂを押圧することによって開弁される。吸気道４のスロットルバルブ８の下流側は、実施形態に係るガス空気混合装置が連結されるガス機関の始動時のクランキング又は始動後の運転状態により負圧となり、第１開閉弁が開弁される。第１開閉弁を通過した燃料ガスは第１弁装置通路２４を通過して、第１弁装置出口孔２３より第１弁装置を出て、第２燃料通路１６に入る。

燃料ガスは、第２燃料通路１６を通過して第２弁装置入口孔４３より第２弁装置４０に入り燃圧制御弁５０に到達する。燃圧制御弁５０は、燃圧制御室４５が所定の負圧となった場合に、第２ダイアフラム４６は第２弁装置４０の内部へと引き寄せられ、第２ダイアフラム４６の中央部の突起４８が燃圧制御レバー５３の一端部を押圧し、燃圧制御レバー５３の他端部に設けられた第２弁体５４が第２弁孔の縁部５５から離れることによって開弁する。燃圧制御室４５は、第２弁装置出口孔４２及び燃料噴出通路９を介して吸気道４より吸気されることによって負圧となる。なお、燃圧制御弁５０は、負圧の程度に応じて燃圧制御弁５０を開弁するように、燃圧調整機構４９により制御されている。

なお、本実施形態では、ガス機関がアイドリングを行っている時に、燃圧制御室４５に作用する吸気負圧が低くなって燃圧制御弁５０が閉じられたままとなり、吸気道４へ供給される燃料ガスが不足することを防ぐため、常に所定量の燃料ガスがバイパス通路５１を通過して吸気道４に安定して供給されるようになっている。バイパス通路５１を通過する燃料ガスの流量は、バイパス流量調整機構５８によって調整されている。燃圧制御弁５０及びバイパス通路５１を通過した燃料ガスは、燃圧制御室４５で所定の圧力に維持され、第２弁装置出口孔４２を通過して燃料噴出通路９に入る。

燃料ガスは、燃料噴出通路９に設けられた噴出流量調整機構１０によって、所定量がノズル６へと流入するように調整された後、ノズル６より噴出され、空気と混合されて燃料ガス空気混合気としてガス機関へと送られる。

実施形態のようにガス空気混合装置１を構成することで、ガス空気混合装置１を構成する各部材の配置における収まりを良くしてコンパクト化されたガス空気混合装置１を得ることができる。ガス空気混合装置に１おけるダイアフラムを有する２個の弁装置は、全体に対して大きな体積を閉め、またダイアフラムは大気圧を受けるように配置されなければならないため、ガス空気混合装置中の各部材の配置を決定する上で制限となる。しかし、このような制限を踏まえて、実施形態に係るガス空気混合装置１のように、第１及び第２ダイアフラム２９・４６がガス空気混合装置１の外周面に配置されるように第１及び第２弁装置２０・４０を配置し、各弁装置の間に吸気道４を有する本体２を配置するようにすると、両弁装置２０・４０間のスペースを効率良く使用することができ、装置を小型化することができる。また、第１及び第２弁装置２０・４０を互いに隣り合う側面に配置し、第１及び第２弁装置２０・４０に対して燃料ガスを送るための第１及び第２燃料通路１５・１６をガス空気混合装置１の中央に配置することで、第１及び第２燃料通路１５・１６を短縮することができ、第１及び第２燃料通路１５・１６が閉める体積を縮小化することができる。また、第１及び第２燃料通路１５・１６を互いに平行に設けることで通路の構造を簡潔にし、また収まりを良くして占有体積を縮小化することができる。

また、第１及び第２弁装置２０・４０と本体２とを別体で成形した後に、第１及び第２弁装置２０・４０を本体２に組み付ける構造としているため、装置の構造を簡潔にすることができる。特に、第１及び第２燃料通路１５・１６を、構造が複雑な第１及び第２弁装置２０・４０と分離して本体２に設けることによって、第１及び第２弁装置２０・４０の構造を簡潔にすることができる。構造が簡潔になることと、各弁装置２０・４０及び本体２を別々に製造することができるため、製造が容易となり、製造コストの削減が可能である。また、弁装置は分離可能であるため、ガス空気混合装置の内部の確認が容易で修理や保守が容易となる。

第１及び第２燃料通路１５・１６は、本体ケーシング３を鋳抜いて形成されるため、本体２のデッドスペースを有効利用することができ、駄肉がなくなることから鋳巣が発生することを防止することができる。互いに平行な第１及び第２燃料通路１５・１６は、本体２の一方の側面が吸気道４の軸線に沿って延在することになることから、ベンチュリ５の長さ方向に並ぶため、第１及び第２燃料通路１５・１６を互いに近づけて配設することが可能であり、例えば第１及び第２燃料通路１５・１６間の無駄な肉厚となる部分を無くすことができる。また、第１及び第２燃料通路１５・１６は、本体２に固設された第１弁装置２０の第１弁装置ケーシング２１を通路の一部として本体２との間に形成されるため、本体２の内部に通路を設けるために必要な空間を縮小することができる。また、第１及び第２燃料通路１５・１６の上端部分を一部変形させて通路体積を縮小させ、その変形させた部分に吸気道４を配置したことにより、本体２を縮小化することができる。また、ばね受け座５７を燃圧制御室４５から第１燃料通路１５の方向へと仕切り壁４４ａを凹設させて形成されるため、調圧ばね５６を設けるために必要な空間を縮小化することができ、燃圧制御室４５を縮小化することができる。

本実施形態に係るガス空気混合装置１は、噴出流量調整機構１０及びバイパス流量調整機構５８の調整つまみがガス空気混合装置１の同一側面に配置されるため、調整作業が行い易く、またガス空気混合装置１をガス機関に備え付けた際に、ガス空気混合装置１を調整するために設ける開口部を小さくすることができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、幅広く変形実施することができる。本実施形態において示した開閉弁の構造や通路のレイアウトは例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本実施形態に係るガス空気混合装置の正面図である。 本実施形態に係るガス空気混合装置の平面図である。 図１の矢印Ｉ−Ｉに沿って見た断面図である。 図１の矢印ＩＩ−ＩＩに沿って見た一部を示す断面図である。 図２の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見た断面図である。 図２の矢印ＩＶ−ＩＶに沿って見た断面図である。 図２の矢印Ｖ−Ｖに沿って見た断面図である。 本実施形態に係るガス空気混合装置の斜視図である。 本実施形態に係るガス空気混合装置の側面図である。

符号の説明

１ ガス空気混合装置
２ 本体
４ 吸気道
６ ノズル
８ スロットルバルブ
９ 燃料噴出通路
１５ 第１燃料通路
１６ 第２燃料通路
２０ 第１弁装置
２２ 第１弁装置入口孔
２３ 第１弁装置出口孔
２４ 第１弁装置通路
２５ 第１開閉弁
２９ 第１ダイアフラム
３１ 第１負圧室
４０ 第２弁装置
４１ 燃料ガス注入口
４５ 燃圧制御室
４６ 第２ダイアフラム
５０ 燃圧制御弁
５１ バイパス通路

Claims (4)

1. 燃料ガス及び空気の混合ガスの供給量を調節するためのスロットルバルブ及びベンチュリを備えた吸気道が設けられた本体と、
   燃料ガス源から流入する燃料ガスに対して開閉する第１弁装置と、
   前記第１弁装置を通過した前記燃料ガスを調圧する第２弁装置とを一体に備えたガス空気混合装置であって、
   前記第１弁装置及び前記第２弁装置は、それぞれ前記本体とは別体に形成され、互いに隣接し、かつ前記吸気道の軸線を挟むように前記本体の隣り合う２つの側面にそれぞれ固設され、
   前記本体に、前記燃料ガスを供給する燃料ガス源と前記第１弁装置とを連通する第１燃料通路と、前記第１弁装置を通過した前記燃料ガスが前記第２弁装置に流入するための第２燃料通路とが設けられ、両通路が前記２つの側面の一方に沿って延在することを特徴とするガス空気混合装置。
2. 前記第１燃料通路及び前記第２燃料通路は、互いに平行になるように前記本体に鋳抜きにより形成され、
   前記第１燃料通路及び前記第２燃料通路の壁面の少なくとも一部は、前記第１弁装置のケーシングにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のガス空気混合装置。
3. 前記第２弁装置は、
   前記燃料ガスを調圧して前記吸気道へと供給するために、前記第１燃料通路に対して仕切り壁を隔てて設けられた燃圧制御室と、
   前記燃圧制御室と前記第２燃料通路との間に設けられた第２弁装置の弁体と、
   前記第２弁装置の弁体が通常状態で閉状態となるように前記弁体にばね付勢するべく前記燃圧制御室内に設けられたばね体と、
   前記ばね体の受け座とを有し、
   前記ばね体の受け座は、前記仕切り壁の一部を前記燃圧制御室から前記第１燃料通路に向けて凹設して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス空気混合装置。
4. 前記第２弁装置は、前記第２燃料通路と前記燃圧制御室とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を通過する燃料ガス量を調節するためのバイパス流量調節手段とを更に有し、
   前記本体は、前記燃圧制御室と前記吸気道とを連通する燃料噴出通路と、前記燃料噴出通路を通過する燃料ガス量を調節するための噴出流量調節手段とを更に有し、
   前記バイパス流量調節手段及び前記吸気流量調節手段の各調節つまみは、共に前記ガス空気混合装置の外面の同一側面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガス空気混合装置。

Images